涪陵頁巖氣田鉆井技術(shù)

謝鍇

摘 要：頁巖層中，頁巖氣是一種天然氣資源，我國中頁巖氣儲量十分豐富，其開采工作也在穩(wěn)定、持續(xù)的推進(jìn)。作為我國第一個(gè)投入商業(yè)化開發(fā)的頁巖氣田，涪陵頁巖氣田的地下、地表等地質(zhì)情況具有一定的復(fù)雜性，相比于國外的頁巖氣田和國內(nèi)其他常見的油氣藏，這種涪陵頁巖氣田的開發(fā)鉆井存在著較大的難度。本文就涪陵頁巖氣田的具體進(jìn)行分析，明確其鉆井技術(shù)的難處，并提出相應(yīng)的對策以便改進(jìn)，為涪陵頁巖氣田開采提供參考。

關(guān)鍵詞：涪陵頁巖氣；鉆井技術(shù)；開采

中圖分類號：TE24 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）02-0153-01

頁巖氣鉆井技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了水平井、分支井以及叢式井等階段，為了使我國的頁巖氣開發(fā)利用實(shí)現(xiàn)良好的效果，就應(yīng)積極借鑒和學(xué)習(xí)國外的頁巖氣鉆井技術(shù)，結(jié)合我國頁巖氣田的實(shí)際情況，了解地質(zhì)特點(diǎn)，采用與我國實(shí)際相適應(yīng)的頁巖氣鉆井技術(shù)。涪陵頁巖氣田是第一個(gè)商業(yè)化的開發(fā)建設(shè)的氣田，在頁巖氣鉆井操作中有一定的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，就可以據(jù)此對鉆井技術(shù)進(jìn)行分析。

1 涪陵頁巖氣田的概述

涪陵頁巖氣田位于四川盆地與盆地山地的過渡位置，地形主要是丘陵，跨越長江南北，連接烏江兩岸。涪陵頁巖氣田勘探的主要地區(qū)是焦石壩區(qū)塊，它位于四川東部的褶皺帶，焦石壩區(qū)塊是斷背斜構(gòu)造，發(fā)育北東向和近南北向2組斷層。焦石壩區(qū)塊從上到下鉆遇地層分別為：三疊系的嘉陵江組、飛仙關(guān)組；二疊系的長興組、龍?zhí)督M、茅口組、棲霞組和梁山組；石炭系的黃龍組；志留系的韓家店組、小河壩組和龍馬溪組；上奧陶系統(tǒng)五峰組和澗草溝組。目的層是龍馬溪組和五峰組，是典型的喀斯特地貌，目的層位于2300米以上，而深層頁巖氣埋藏在4500米以上。[1]

2 涪陵頁巖氣田鉆井技術(shù)遇到的困難

2.1 頁巖井壁不夠穩(wěn)定

對于頁巖井壁穩(wěn)定性的影響因素有很多種，如工程、力學(xué)以及化學(xué)等因素，在地質(zhì)、成巖作用的影響下，以及自身不均質(zhì)性和各向異性比較突出，涪陵頁巖氣田地層中有極為明顯的層理裂縫特點(diǎn)，使得在鉆井中出現(xiàn)井底壓差、鉆井液和地層流體活度比較差的情況，受此影響泥頁巖地層井壁強(qiáng)度以及應(yīng)力發(fā)生變化，進(jìn)而使得泥頁巖的裂縫進(jìn)一步擴(kuò)大，井壁變得不夠穩(wěn)定。有地質(zhì)勘查結(jié)果顯示，涪陵地區(qū)的泥頁巖層段礦物主要以脆性礦物為主，比如石英、長石等，其含量占到5成以上。鉆土礦物將伊利石等作為主要內(nèi)容，含量超過6成。這些因素導(dǎo)致涪陵頁巖氣田鉆井時(shí)容易出現(xiàn)坍塌的問題。

2.2 復(fù)雜的井眼軌道

通常而言，為了使工程造價(jià)得以減少，不占用大量的土地面積，因此在開發(fā)涪陵頁巖氣田時(shí)一般是使用叢式水平井，這種水平井的井眼軌道與常見的油藏水平井支架是很大不同的，主要是偏移距比較大，大靶前位移，水平段比較長，[2]在涪陵頁巖氣田鉆井時(shí)會遇到更大的摩擦阻力以及扭矩，工具面的放置和管理也會遇到很大的難題，總之鉆井是比較困難的。

3 涪陵頁巖氣鉆井技術(shù)對策

3.1 科學(xué)描述鉆井地質(zhì)特征技術(shù)

對上部地層出水、出氣的規(guī)律進(jìn)行描述，利用鉆井、測井等方式，科學(xué)描述工區(qū)水層分布規(guī)律，明確地層水量橫縱分布規(guī)律。結(jié)合出水、出氣的結(jié)果對井的位置進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，保證鉆井方法的科學(xué)合理，使得涪陵氣田的開發(fā)速度得以提升。與此同時(shí)還需要對頁巖地層水化特點(diǎn)進(jìn)行分析，明確其與鉆井液、地層間的相互影響，對頁巖地層的水化水平進(jìn)行科學(xué)的評價(jià)，對地層的強(qiáng)度等影響進(jìn)行定量分析和描述，使鉆井液以及技術(shù)方案的確定有科學(xué)的依據(jù)。對頁巖地層壓力進(jìn)行細(xì)致的研究，明確井壁的穩(wěn)定性，對層理裂縫的特點(diǎn)以及水化影響地層穩(wěn)定性進(jìn)行分析，確保地層壓力體系準(zhǔn)確性得到提升，使得井身結(jié)構(gòu)、鉆井液密度更加科學(xué)，并有效改善。

3.2 使用科學(xué)的回收、鉆屑技術(shù)

當(dāng)前涪陵地區(qū)的二開定向段是利用水基鉆井液體系，其抑制和封堵性都比較強(qiáng)，三開的是使用油基鉆井液，油與水之間的比例是4：1。使用科學(xué)的處理劑，能夠使得頁巖地層井壁不夠穩(wěn)定的問題得到有效地解決，但是鉆井液成本高，鉆屑處理壓力依舊比較大，因此還需要對其技術(shù)進(jìn)行研究。[3]

對頁巖氣水平井的油基鉆井液體系進(jìn)行科學(xué)的評價(jià)，從而使油水比得以降低，對性能的維護(hù)以及工藝的應(yīng)用進(jìn)行研究，使得頁巖氣水平井鉆井技術(shù)得以優(yōu)化，減少鉆井液的成本支出。使用性能較高的封堵材料，提升油基鉆井液的封堵、防漏等效果，進(jìn)一步完善地面回收處理設(shè)備的建設(shè)，更加有效的提高了油基鉆井液的回收利用率。對熱解析處理技術(shù)、化學(xué)清洗技術(shù)等進(jìn)行研究，優(yōu)化油基鉆屑技術(shù)，使其與現(xiàn)場需要相適應(yīng)。[4]

3.3 叢式水平井三維井眼軌跡技術(shù)

由于涪陵地區(qū)的頁巖氣叢式水平井偏移距離比較大，水平段比較長，而且施工的摩阻扭矩大等，使井眼軌跡剖面得以優(yōu)化，通過地層造斜的規(guī)律，摩阻扭矩得以減少，提高井眼軌跡預(yù)測的精準(zhǔn)程度，軌跡更加光滑。進(jìn)一步完善井下故障處理方案，使得井下作業(yè)安全，進(jìn)而形成叢式水平井三維井眼軌跡技術(shù)。

3.4 油基鉆井液技術(shù)

油包水型油基鉆井液是熱力學(xué)不穩(wěn)定體系，乳化劑會影響其穩(wěn)定性。對于涪陵地區(qū)頁巖地層的特點(diǎn)以及長水平段水平井的實(shí)際需要，結(jié)合HLB理論、界面膜理論，研發(fā)了HiDrill以柴油基鉆井液為主、輔助乳化劑，使油水界面吸附能力得到提升。

HiDrill以柴油基鉆井液體系比較穩(wěn)定，處理劑的加量不多，成本不足。井眼的凈化水平強(qiáng)，高溫高壓濾失量比較小，現(xiàn)場維護(hù)起來也比較簡單。這種鉆井液可以在常溫到220℃，以及1-2.3kg/L鉆井液密度下進(jìn)行施工。在涪陵地區(qū)應(yīng)用的效果表明這種鉆井液能夠滿足鉆井的安全性以及實(shí)際需要，減少鉆井的成本，并保證鉆井能夠一次性成功。

4 結(jié)語

總而言之，作為我國第一個(gè)大型的頁巖氣田，涪陵頁巖氣田的鉆井技術(shù)應(yīng)用發(fā)展中還存在著一定的不足，因此需要在實(shí)踐中總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，對措施進(jìn)行改善與優(yōu)化，保證鉆井作業(yè)的順利、高效開展。

參考文獻(xiàn)：

[1]牛新明.涪陵頁巖氣田鉆井技術(shù)難點(diǎn)及對策[J].石油鉆探技術(shù)，2014，04：1-6.

[2]艾軍，張金成，臧艷彬，許明標(biāo).涪陵頁巖氣田鉆井關(guān)鍵技術(shù)[J].石油鉆探技術(shù)，2014，05：9-15.

[3]張金成.涪陵頁巖氣田水平井組優(yōu)快鉆井技術(shù)[J].探礦工程（巖土鉆掘工程），2016，07：1-8.

[4]劉超.涪陵頁巖氣田“綠色”鉆井關(guān)鍵技術(shù)研究與實(shí)踐[J].探礦工程（巖土鉆掘工程），2016，07：9-13.